从古时的火食台到新颖化的讯歇高快公道，光的强度、频率、偏振、相位等多个物理维度不停被修立举动讯息通道，煽动通信容量的一次次逾越式提拔。

　　面向 5G、6G 通信技艺革命，频年来对于光场空间布局的设立修设，为应对无终点增长的通信带宽必要供应了新思路：始末大量稀少、正交的空间模式实行通信收集扩容。个中，指挥光学轨途角动量（OAM）的涡旋光带来了最大的联思空间：理论上没关系提供无尽多的正交消休通道，从而支持无尽大的数据量。

　　然则，目前绝大多数的涡旋光通信运用树范洽商中，涡旋光的通路数被严重局部在 20 个以内。这源于涡旋光的一大瓶颈标题：守旧涡旋光的发散角随着通道数的补充（阶数填充）而连忙飞扬，意味着吸收端的光学口径急剧增添，譬喻第 99 阶模式所需接收面积为第 1 阶的 50 倍（如图1所示），跟从而来的范围、造价上的飞涨都是实质通信系统难以承袭的，于是极大地个别了涡旋光对通信带宽的本质擢升成绩。

　　该模式族具有发散角的 20 重简并特质，即多达 20 个正交模式共享团结个发散角（见图2c插图大白的 20 个图样），使得前 100 阶模式的发散角仅转移 18%（行为对照，传统涡旋光改造 900%，如图2c所示），从而将自由光通信可复用的空间通道数一举擢升了 2 个数量级（如图2d所示）。

　　图2：”超自由度”组织光示妄图：（a）三个只身自由度；（b）正交性清楚；(c) 与古代模式的发散角比拟（前100阶）；(d) 与古代模式的最大传输信途数目对比（体例领域越大，优势越大白）。

　　会商者初次验证了多个自由度动作音信传输通路的孑立、正交性（图2b），并处罚了“超自由度”布局光的高效模式甄别、高维音讯解码的实用化困穷。

　　同时，商洽者还映现了新型载波在发散简并以外的另一个突出优势——大幅度欺压两类误码：

　　图3：新型组织光坚决光强的核心对称性，显着抑遏中央偏移导致的误码（与古板涡旋光比拟）

　　图4：新型构造光（三自由度）与传统涡旋光（阶数隔断分别为1,2,3）的误码率对照：(a)中心偏移导致误码；（b）配景噪声导致误码

　　图5：新型构造光（三自由度）与古代涡旋光（阶数分隔永诀为1,2,3）的图像传输质料比拟（绿色为失真像素，ER为误码率）

　　本文针对涡旋光通信利用的痛点，提出了多浸发散简并的光通信载波技能，可与偏振复用、波分复用等现有技能兼容，

　　同时，该琢磨念途可增多到其大家范例的波-迹构造光、涡旋光模式族，解锁更为肥沃的空间自由度，完竣更多重的发散简并，

　　别的，新型光束多自由度之间的内禀不行分性，或将在量子通信、量子安顿等领域取得新的冲突。

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